紫外可见吸收光谱分析Word

　　紫外-可见吸收光谱分析Ultraviolet and Visible Spectroscopy, UV-VIS

　　主要内容 一、概述 二、基本原理 三、紫外-可见光光度计 四、紫外-可见分光光度法的应用

　　重点：光学分析法的分类,吸收曲线,吸收定律,分光光度计,分析方法,显色反应,定量分析方法,光 度测量误差和测量条件的选择。

　　一、概述紫外-可见吸收光谱法是利用某些物质的 分子吸收200~800nm光谱区的辐射来进行分 析测定的方法。这种分子吸收光谱产生于价 电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃 迁，广泛用于有机和无机物质的定性和定量 测定。

　　特点：(1)灵敏度高 (2)准确度较高 (3)方法简便 (4)应用广泛

　　局限性：(1)紫外光区有很多有机物没有吸收或吸收 不强烈 (2)有机物紫外吸收光谱大体相似

　　二、基本原理当一束紫外可见光通过一透明物质时，具有某中能 量的光子被吸收，而另一些能量的光子则不被吸收， 这与物质内部结构与光子能量有关，当光子能量等于 电子能级的能量差时，则此能量的光子被吸收，使电 子由基态跃迁到激发态。由于分子选择性的吸收了某 些波长的光，所以这些光的能量就会降低，将这些波 长的光及其所吸收的能量按一定顺序排列起来，就得 到了分子的吸收光谱。

　　各种有机化合物最大吸收波长和最大吸光度有确 定值。同一物质的浓度不同，光吸收曲线形状相同， 最大吸收波长不变，只是相应的吸光度大小不同，物 质不同，分子结构不同，吸收光谱曲线不同。

　　苯的紫外吸收光谱

　　三、紫外-可见分光光度计(一)主要部件光源单色器 样品室 检测器 显示

　　1、光源

　　在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱， 具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。 可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在320~ 2500 nm。 紫外区：氢、氘灯。发射185~400 nm的连续光谱。

　　2、单色器将光源发射的复合光分解成单色光并可从中 选出一任波长单色光的光学系统。

　　①入射狭缝：光源的光由此进入单色器；②准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行 光束； ③色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或 光栅；

　　④聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单

　　色光聚焦至出射狭缝；⑤出射狭缝。

　　3.样品室样品室放置各种类型的吸收池(比色皿) 和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻 璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一 般用玻璃池。

　　4.检测器利用光电效应将透过吸 收池的光信号变成可测的 电信号，常用的有光电池、 光电管或光电倍增管。

　　5. 显示、记录系统检流计、数字显示、

　　微 机进行仪器自动控制和结 果处理。

　　(二)分光光度计的类型1、单光束分光光度计 简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透 光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检 测器有高的稳定性。 2、双光束分光光度计 自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、 检测器灵敏度变化等因素的影响，仪器复杂，价格 较高。 3、双波长分光光度计 将不同波长的两束单色光(λ1、λ2) 快束交替通过同 一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参 比池。

　　四、紫外-可见分光光度法的应用(一)定性分析通常根据吸收光谱的形状、吸收峰的树木以 及最大吸收波长的位置进行定性鉴定，一般采 用比较光谱法，即在相同的测定条件下，比较 待测物质和已知物质的吸收光谱曲线，如果完 全等同，则可认为是同一物质。

　　Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱1.0 0.8 0.6 0.4 0.2

　　350Cr2O72-

　　525 545 MnO4-

　　Absorbance

　　300

　　350

　　400

　　500

　　600

　　700

　　/nm

　　(二)结构分析1、根据化合物的紫外-可见吸收光谱推测化合物 所含的官能团(1)200-400nm 无吸收峰。饱和化合物，单烯。 (2) 270-350 nm有吸收峰 醛酮 (3) 250-300 nm 有中等强度的吸收峰，芳环的特征 吸收 (4) 200-250 nm有强吸收峰 ，表明含有一个共轭体 系 (5)260nm,300 nm,330 nm有强吸收峰，3,4,5个双键 的共轭体系

　　2、利用紫外-可见光吸收光谱来判别有机化合物的同分异构体

　　例：乙酰乙酸乙酯

　　酮式：没有共轭双键，在206nm处有吸收烯醇式：在245nm处有强吸收

　　(三)定量分析1、单组分物质的定量分析 (1)标准曲线法配制一系列不同含量的待测组分的标准溶液， 以不含待测组分的空白溶液为参比，测定标准溶液 的吸光度，并绘制吸光度—浓度曲线，得到标准曲 线(工作曲线),然后再在相同条件下测定试样溶 液的吸光度，由测得的吸光度在曲线上查得试样溶 液中待测组分的浓度，最后计算得到试样中待测组 分的含量。

　　(2)增量法把未知试样溶液分成体积相同的若干份，除其中 的一份不加入待测组分的标准物质外，在其它几份中 都分别加入不同量的标准物质。然后测定各份试液试 液的吸光度并绘制吸光度对加入的标准物质的浓度 (增量)作图，得一标准曲线。由于每份溶液中都含 有待测组分，因此，标准曲线不经过原点。将标准曲 线外推延长至与横坐标交于一点，则此点到原点的长 度所对应的浓度值就是待测组分的浓度。

　　2、多组分的同时测定在含有多种组分的溶液中，如果要测定多个组分，可以根据情况的不同，采用不同的方法来进

　　行测定。

　　如果溶液中各组分之间的吸收曲线互相不

　　干扰， 可以选择适当的不同的波长分别测定。图a):X,Y 组份最大吸收波长不重迭，相互不干扰，可以按两 个单一组份处理。

　　如果多个组分之间的吸收曲线有干扰则可 利用吸光度的加和性，以解联立方程式的方 法，求得各个组分的含量或浓度。图b)和c) : X,Y 相互干扰，此时可通过解联立方程组求 得X和Y的浓度：

　　A A

　　x y 1 x y 2

　　bcx bcyx 1 y 1

　　bcx bcyx 2 y 2

　　3、高含量组分的测定—示差法方法：配制一系列待测组分的浓度相差较小，且待测组分浓度与试液浓度相近的标准溶液，以其中 浓度最小的标准溶液 (Cs) 作参比溶液，测定其它标 准溶液的吸光度，以吸光度对测定溶液和参比溶液 的浓度差作图，得一过原点的标准曲线。

　　A

　　Ax

　　△Cx

　　△C

　　再在相同的条件下测定试液的吸光度，由曲线上查得试液的浓度与参比溶液浓度的差值， 从而求得待测组分的浓度。

　　Cx = Cs + △Cx

　　作业 1、紫外可见吸收光谱产生原理。 2、吸收曲线的定义及特性。 3、紫外-可见分光光度计的基本组成及各自 的特点。 4、紫外可见光谱定性分析依据。 5、紫外可见光谱定量分析依据及特性。